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第5章建筑內部的排水系統(tǒng) 衛(wèi)生器具受水器 排水管系統(tǒng) 通氣管系統(tǒng) 清通設備 排水系統(tǒng)的特點和基本要求 污廢水的特點 廢氣流量變化大壓力變化大固體廢物 存在問題 衛(wèi)生排水能力污水冒溢堵塞 排水系統(tǒng)的特點 設水封 通氣管不滿流 通氣管通氣管設清掃口 檢查口 最小管徑 基本要求 迅速暢通地將污廢水排出室外 減少管道內水壓波動 經(jīng)濟 5 1排水系統(tǒng)的分類和組成 系統(tǒng)的分類按污廢水的來源分為 生活污水排水系統(tǒng)工業(yè)廢水排水系統(tǒng)屋面雨水排水系統(tǒng)排水體制分流制 生活污水和廢水用一套管系排出 合流制 生活污水和廢水分別設置管系排出 排水系統(tǒng)的組成 1 衛(wèi)生器具和生產(chǎn)設備受水器 常用衛(wèi)生器具的種類及特點便溺用衛(wèi)生器具及沖洗設備盥洗 沐浴用衛(wèi)生器具洗滌用衛(wèi)生器具專用衛(wèi)生器具 衛(wèi)生器具常規(guī)設計 三大件 洗臉盆 浴盆 坐式大便器 附 常用大便器種類及配套沖洗設備大便器種類配套沖洗設備坐式大便器低位水箱蹲式大便器高位水箱 沖洗閥大便槽高位水箱 自動 2 排水管系 圖5 1 器具排水管 排水橫管 排水立管 出戶管 3 通氣管系伸頂通氣管和輔助通氣管系 4 清通設備檢查口 清掃口 檢查井 5 抽升設備 6 污廢水局部處理設施化糞池 醫(yī)院污水處理設施等 90 斜三通 45 三通 90 斜三通 直角順水三通 兩個45 彎頭彎曲半徑大的 避免軸線偏移 排水支管連接要求 5 2排水管系和通氣管系 排水管系 1 器具排水管 2 排水橫管 3 排水立管 4 出戶管排水管道組合類型 1 單立管排水系統(tǒng) 多層建筑 2 雙立管排水系統(tǒng) 多層和高層建筑 3 三立管排水系統(tǒng) 多層高層建筑 衛(wèi)生器具排水管與排水橫直管可采用90 斜三通連接 排水管道的橫管與橫管 橫管與立管的連接宜采用45 三通或45 四通 90 斜三通或90 斜四通連接 也可采用直角順水三通或直角順水四通等 排水立管與排出管端部的連接宜采用兩個45 彎頭或彎曲半徑不小于4倍管徑的90 彎頭 排水管應避免軸線偏移 當受條件限制時 宜用乙字管或兩個45 彎頭連接 排水管的連接 立管中的水流狀態(tài) 水流特點 斷續(xù)的非均勻流氣水兩相流管內壓力變化 為什么要設置通氣管 水流流動狀態(tài) 附壁螺旋流水膜流水塞流 通氣管系通氣管系的作用 1 使室內污水管道與大氣相通 使管道中散發(fā)的有毒有害氣體排入大氣 2 保持管道中的氣壓平衡 防止存水彎中的水封受到破壞 使管內水流暢通 3 經(jīng)常有新鮮空氣流通于管道內 可避免管道因廢氣而遭受銹蝕 通氣管系的種類及設置原則 1 種類A伸頂通氣管B輔助通氣管系 A 專用通氣立管 B 主 副通氣立管和環(huán)形通氣管 C 安全通氣管 D 結合通氣管 排水立管與最上層排水橫支管連接處向上垂直延伸至室外作通氣用的管道 排除廢氣 平衡壓力 僅與排水主管連接 使污水主管內空氣流通立管負荷高時 連接環(huán)形通氣管和排水立管 使排水支管和排水主管空氣流通 與環(huán)形通氣管連接 使排水橫支管空氣流通 在多個衛(wèi)生器具的排水橫支管上 從最始端衛(wèi)生器具的下游端接至通氣立管橫管負荷高時 衛(wèi)生器具存水彎出口端接至主通氣管衛(wèi)生 安靜要求高 設有通氣的排水立管的最大排水能力不通氣的排水立管的最大排水能力 2 設置原則一般2層或2層以上的生活污水管道 有污水立管 必須設置伸頂通氣管 只有1層的建筑可以不設伸頂管 底層單獨出戶管不設伸頂管 當立管所承納的排水負荷較大 立管所承擔的排水負荷超過臨界流量時 需設置專用通氣立管 以增加立管的通氣能力 當橫管所承納的排水負荷較大時 需設置主 副通氣立管和環(huán)形通氣管 以增加橫管的通氣能力 a 排水橫管上有4個以上衛(wèi)生器具 且管長大于12米b 排水橫管上有6個以上便器c 排水橫管的充滿度大于0 5橫管長度大于12米時 需設置安全通氣管 結合通氣管用于聯(lián)結排水立管和通氣立管 通氣管系的安裝伸頂通氣管的安裝a 伸出屋頂高度0 5 0 7mb 上人屋面不小于1 8mc 出口4m內有門窗時 高于門窗上邊緣0 6md 不能設在挑出部位下 陽臺 遮陽板 遮雨板 輔助通氣管的安裝a 通氣立管上下端的位置b 環(huán)形 安全通氣管的末端高度c 結合通氣管的數(shù)量及安裝方法通氣管的管徑確定a 通氣立管的管徑與排水立管的管徑相同或小一級b 結合通氣管管徑與通氣立管管徑相同c 匯合通氣管斷面面積總管斷面積F fmax m fn 5 3排水管系中水氣流動的物理現(xiàn)象 建筑內部排水流動特點水封的作用及其破壞原因橫管內的水流狀態(tài)立管內的水流狀態(tài)排水立管的通水能力影響立管壓力波動的因素及防止措施 建筑內部排水流動特點排水管道按非滿流設計 且污水中含有固體雜質 因此 排水系統(tǒng)中的水流運動為水 氣 固三相流動 其主要特點包括 1 間歇排水 水量 氣壓變化幅度大 2 流速變化劇烈 3 事故危害大 為合理設計建筑內部排水系統(tǒng) 既要使排水安全暢通 又要做到管線短 管徑小 造價低 因此需專門研究建筑內部排水管系中的水氣流動物理現(xiàn)象 水封的作用及其破壞原因水封的作用利用一定高度的靜水壓力來抵抗排水管內氣壓變化 防止管內臭氣和有毒 有害氣體進入室內 水封的破壞及其原因因靜態(tài)和動態(tài)原因造成存水彎內水封高度減少 不足以抵抗管道內允許的壓力變化值時 管道內的氣體進入室內的現(xiàn)象叫作水封破壞 1 負壓抽吸 2 正壓噴濺 3 自虹吸現(xiàn)象 4 靜態(tài)原因 橫管內的水流狀態(tài)能量轉換 公式5 1 水流狀態(tài)a 急流段b 水躍段c 躍后段d 衰減段橫管內的壓力變化a 橫支管內的壓力變化b 橫干管內的壓力變化 立管內的水流狀態(tài)排水立管的水流特點 1 斷續(xù)的非均勻流 2 水氣兩相流 3 管內壓力變化立管內的壓力變化 圖5 26 水流流動狀態(tài)A 附壁螺旋流 充水率 t j 1 4 特點 a 水流沿管壁周邊向下作螺旋運動 b 水流挾氣作用不顯著 管內氣壓穩(wěn)定 B 水膜流 1 4 t j 1 3 特點 a 水流沿管壁周邊作下落運動 形成有一定厚度的帶有橫向隔膜的附壁環(huán)狀水膜流 b 橫向隔膜厚薄不穩(wěn)定 易被管內氣流沖破 管內氣壓波動不大 不會造成水封的破壞 C 水塞流 t j 1 3 特點 a 水膜厚度增加 橫向隔膜形成頻繁 有水塞形成 b 管內氣壓波動大 造成水封的破壞 結論 在同時考慮排水系統(tǒng)安全可靠和經(jīng)濟合理的情況下 排水系統(tǒng)內的最佳水流狀態(tài)應為水膜流狀態(tài) 此時既可保證一定的排水負荷 又能維持管內氣壓穩(wěn)定 使管內水流暢通 5 4污水提升和處理 污水泵 潛污泵 自動控制集水池 容積不小于最大一臺水泵5min的抽水量 每小時啟動次數(shù)不超過6次 不得大于6h平均污水量 水深1 1 5m 設集水坑 深0 5m 泵站 地下室或底層化糞池 水力停留時間8 24h 2 3格 離建筑物不小于5m除油池除泥 除砂池 排水立管的通水能力水膜流運動的力學分析目的 確定水膜流階段排水立管在允許壓力波動范圍內的最大排水能力A 水膜流的運動特征水膜流形成后比較穩(wěn)定 向下作加速運動 水膜厚度近似與下降速度成反比 隨著水流下降速度的增加 水膜所受管壁摩擦力也隨著增加 直至水膜所受的管壁摩擦力與重力達到平衡時 水膜的下降速度與厚度不再變化 此時的流速稱作終限流速 vt 從排水橫支管水流入口至終限流速形成處的高度稱作終限長度 Lt B 水膜流運動的力學分析排水立管中的水膜可近似看作一個中空的圓柱狀物體 圖5 28 在下降過程中同時受到重力W和管壁摩擦力P的作用 取一個長度為 L的單元體進行分析 根據(jù)牛頓第二定律有 F ma m dv dt W P 5 2 其中W mg Q t g 5 3 P dj L 5 4 8 v2 5 5 0 1212 KP e 1 3 5 6 v L t 5 7 將 5 3 4 5 6 7 帶入 5 2 整理后有 m t dv dt Q g 0 1212 8 Kp e 1 3v3 dj 5 8 當水膜達到終限流速vt時 水膜厚度達到終限流速時的水膜厚度et 此時水流速度不再改變 加速度a dv dt 0 式 5 8 可整理為 vt 21Q g dj e Kp 1 3 1 3 5 9 終限流速時的排水流量Q etvt dj 5 10 將 5 10 帶入 5 9 得vt 2 22 g3 Kp 1 10 Q dj 2 5 4 4 1 Kp 1 10 Q dj 2 5 1 75 1 Kp 1 10 Q dj 2 5 Q L s dj cm 5 11 根據(jù)終限長度的定義 利用數(shù)學方法推得 Lt 4 4 1 Kp 1 10 Q dj 2 5 5 12 立管在水膜流時的通水能力在水膜流狀態(tài) 當達到終限流速時 水膜下降速度和厚度保持不變 立管通水能力也不變 表達式為 Q 1 10 t vt 5 13 將 t et dj et 和式 5 11 帶入 有 Q 0 3686 1 Kp 1 6 dj et et 5 3 dj2 3 5 14 化簡后有 Q 0 0365 1 Kp 1 6 5 3 dj8 3 5 15 其中 Q 排水流量 L s 充水率 t j dj 立管內徑 m Kp 當量粗糙高度 見表5 6 影響立管內壓力波動的因素及防止措施立管 橫支管入口處 最大負壓P1 vt2或P1 1 53 1 Kp 1 5 Q dj 4 5P1 立管內最大負壓值 Pa 空氣密度 kg m3 Kp 管壁粗糙高度 m Q 排水流量 L s dj 管道內徑 cm 空氣阻力系數(shù) 1 L dj K 結論立管內最大負壓值與管壁粗糙高度 管徑成反比 立管內最大負壓值與排水流量 終限流速和空氣阻力系數(shù)成正比 不設伸頂通氣管時 造成負壓很大 水封受到破壞 穩(wěn)定壓力和增大通水能力的措施減小終限流速A 增加管內壁粗糙高度 B 設乙字彎消能措施 C 利用濺水方法使下落水流與空氣混合 降低流速 瑞士 蘇維脫排水系統(tǒng) D 使水流沿切線方向進入立管旋流而下 降低流速 法國 空氣芯水膜旋流排水系統(tǒng) 減小水舌阻力系數(shù)A 設置通氣立管 B 利用空氣芯避免水舌 C 橫支管與立管相連時采用異徑三通或順水三通 5 4排水管道的布置與敷設 一 排水管道的布置1 排水立管應設在靠近最臟 雜質最多的排水點處 污水管道的布置應盡量減少不必要的轉角及曲折 盡量作直線連接 2 生活污水立管不得穿越臥室 病房等對衛(wèi)生 安靜要求較高的房間 并不宜靠近與臥室相鄰的內墻 3 明裝的排水管道應盡量沿墻 梁 柱作平行設置 以保持美觀 4 管道的安裝位置應有足夠的空間以利于拆換管件和進行清通和維護 5 排水出戶管一般按坡度要求埋設于地下 并宜以最短地距離通至室外 6 排水管道不得布置在食堂 飲食業(yè)的主副食操作烹調的上方 7 排水管道不得穿過沉降縫 伸縮縫 煙道和風道 8 排水管道不得布置在遇水引起燃燒 爆炸或損壞的原料 產(chǎn)品和設備的上面 9 當排出管與給水引入管布置在同一處進出建筑物時 排出管與給水引入管的水平距離不得小于1 0m 二 排水管道的敷設與安裝管道的敷設安裝要求 1 在標準較高的建筑內所有的排水管道均暗裝 2 管道的連接方式應滿足下列要求 衛(wèi)生器具排水管與排水橫支管連接時 可采用90 斜三通 排水管道的橫管與橫管 橫管與立管的連接 宜采用45 三通 45 四通 90 斜三通 90 斜四通 排水立管與排出管端部的連接 宜采用兩個45 彎頭或彎曲半徑不小于4倍管徑的90 彎頭 排水管應避免軸線偏置 當受條件限制時 宜采用乙字彎管或兩個45 彎頭連接 排水管與室外排水管道連接 排出管管頂標高不得低于室外排水管管頂標高 其連接處的水流轉角不得小于90 當有大于0 3m的跌落差時 可不受角度限制 3 排水管必須采取可靠的固定措施 立管必須在每層設置支撐支架 橫管一般用吊箍吊設在樓板下 4 為防止埋設在地下地排水管道受機械損壞 排水管道的最小埋設深度 可參照下表確定 5 排水管穿過承重墻或基礎處 應預留洞口 且管頂上部凈空不得小于建筑物的沉降量 一般不小于0 15m 6 排水管穿過地下室外墻或地下構筑物的墻壁處 應采取防水措施 7 排水管外表面可能結露 應根據(jù)建筑物性質和使用要求 采取防結露措施